硅纳米粒子或将10倍提升锂电池蓄电能力

本报讯  硅材料因储量丰富，且能比锂电池中使用的石墨吸收更多的锂离子，被认为具有制造大容量电池的前景。但硅颗粒在吸收和释放锂离子时会膨胀和收缩，在多次充放电循环后容易破裂。

近日，据科技部网站消息，加拿大阿爾伯塔大学化学家布里亚克（Jillian Buriak）团队发现将硅塑造成纳米级的颗粒有助于防止它破裂。研究测试了四种不同尺寸的硅纳米颗粒，确定多大的尺寸才能最大限度地发挥硅的优点，同时最大限度地减少其缺点。它们均匀分布在由具有纳米孔径的碳制成的高导电性石墨烯气凝胶中，以弥补硅的低导电性。他们发现，最小的颗粒（直径仅为30亿分之一米）在多次充放电循环后表现出最佳的长期稳定性。这克服了在锂离子电池中使用硅的限制。这一发现可能导致新一代电池的容量是目前锂离子电池的10倍，朝着制造新一代硅基锂离子电池迈出了关键的一步。

这项研究有广阔的应用前景，特别是在电动汽车领域，可以使其行驶里程更远、充电速度更快、电池重量更轻。下一步是开发一种更快、更便宜的方法来制造硅纳米颗粒，使其更容易运用在工业生产上。此项研究成果发表在《材料化学》杂志上。

据了解，动力电池是电动汽车的心脏，是决定新能源汽车续航里程的关键。目前，“里程焦虑”是阻碍的新能源汽车产业发展的瓶颈之一。就续航里程而言，纯电动汽车400公里的续航时代正在加速到来。比如，长安逸动EV460、荣威Marvel X、奇点iS6、广汽传祺GE3 530、腾势500、吉利汽车帝豪EV 450、比亚迪秦 EV 450、江淮iEVA50、北汽新能源EU5R500-R550等车型标称的最大续航里程均在400公里以上。

根据国家规划，到 2020 年，我国新型锂离子动力电池单体比能量将超过300瓦时/公斤;系统比能量力争达到260瓦时/公斤，到 2025 年，新体系动力电池技术取得突破性进展，单体比能量达500瓦时/公斤。

新型电池材料若能实现全球推广，将进一步推动我国动力电池产业发展目标的实现，加速新能源汽车产业发展。